專利名稱：垂直取向模式液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置，更具體地說，涉及可高速響應的垂直取向(Vertical Align)模式的液晶顯示裝置。
背景技術：
眾所周知，為了改善TN(Twist Nematic扭轉向列)模式的液晶顯示裝置的低視角和響應速度特性，提出了一種垂直取向模式的液晶顯示裝置。
這種垂直取向模式的液晶顯示裝置具有如下結構在分別具有未圖示的液晶驅動電極的上下部基板之間插入由介電常數(shù)的各向異性為負的液晶構成的液晶層，在所述上下部基板的各個相對面上設置垂直取向膜，以使偏光軸相互交叉地附著在上下部基板的相對面的各個背面上的偏光板。
但是，這種垂直取向模式的液晶顯示裝置具有與液晶為棒形有關的折射率各向異性，因而基于視角的畫面的相彼此不同。例如，在形成電場以前，液晶與各基板垂直地取向，因而畫面的正面變成完全暗的狀態(tài)，光在側面泄漏，從而導致畫面質(zhì)量低。
因此，為了補償因液晶的折射率各向異性引起的畫面質(zhì)量低，而提出了通過使電場畸變，使液晶在四個方向上取向，由此提高視角的結構。
例如，在美國專利6288762中提出了形成突起作為使電場畸變的手段的方法，其結構如圖1所示。
如圖1所示，下部基板11與上部基板12在夾置液晶13的情況下相對配置，在所述下部基板11和上部基板12的各相對面上分別形成突起14。
在這樣的結構中，形成電場時，在突起14的附近電場發(fā)生畸變，液晶13在對稱的方向上取向，結果，形成液晶的多疇，可補償因液晶折射率的各向異性引起的畫面質(zhì)量下降。
此外，作為使電場畸變的方法，提出了具有代替突起的縫隙結構的液晶驅動電極的方法。這種結構如圖2所示，其原理與突起結構相同。圖2中，附圖標號21表示下部基板，22表示上部基板，23和24表示縫隙結構的液晶驅動電極，25表示縫隙。
在利用上述突起和縫隙的垂直取向模式的液晶顯示裝置中，上述突起和縫隙起一種驅使液晶傾斜(tilting)的源的作用，由圖3A和3B的圖示可知縫隙36之間的距離越近，即相對的個數(shù)越多，響應時間就越短。對于突起結構，這種現(xiàn)象也是相同的。
圖3A和3B中，附圖標號31表示下部基板，32表示上部基板，33和34表示液晶驅動電極，35表示液晶，36表示縫隙。
如果為了縮短響應時間而增加傾斜源，即增加突起或縫隙的數(shù)量，那么會引起顯示畫面上向錯回線(disclination line)的增加，不僅降低透射率，相反地還導致響應時間增加和驅動電壓增加之類的特性降低。
另一方面，為解決該問題，富土通公司在2001年SID Digset 1066頁中提出了鋸齒狀(Jagged)的電極結構，其結構如圖4A和4B所示。
參照圖4A和4B，在下部基板41的液晶驅動電極即像素電極43具有鋸齒狀的圖形，在上部基板42上設有突起44。
在這種結構中，盡管傾斜源再次進入突起與大縫隙的之間，但該傾斜源使液晶不對稱地變斜，不產(chǎn)生向錯回線。
但是，這種結構由于最終在下部基板與上部基板上分別設置突起和縫隙之類的傾斜源，而在所述基板之間對合時，不能完全對準的情況下，難以進行穩(wěn)定的液晶驅動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述問題點而提出的，其目的在于提供一種可高速地進行液晶的響應的垂直取向模式液晶顯示裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種垂直取向模式的液晶顯示裝置，該裝置包括保持預定距離相對配置的下部基板和上部基板；插入所述上下部基板之間并由介電常數(shù)的各向異性為負的液晶構成的液晶層；在所述下部基板內(nèi)側面上形成的有孔的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的覆蓋所述孔的一半以上的鋸齒狀的像素電極；在所述上部基板內(nèi)側面上形成的相對電極；分別夾置所述像素電極與液晶層之間和相對電極與液晶層之間的垂直取向膜；和以使偏光軸相互交叉地分別附著在所述上下部基板的外側面上的偏光板。
其中，所述孔形成為高度為2μm以下，短邊長度為5μm以下，壁面具有10-90°的角度的長方形。
形成所述像素電極，使被所述像素電極覆蓋的孔部分和未被覆蓋的孔部分之比為1∶1-5∶1，并且，使相鄰的像素電極之間的間隔為10μm以下。
按照本發(fā)明，通過在下部基板上設置多個使液晶非對稱地變斜的傾斜源，可縮短響應時間，并且可提高透射率和上下部基板的結合裕量。
根據(jù)對以下參照的本發(fā)明最佳實施例的說明，將明確以上所述的本發(fā)明的目的和其它特征以及優(yōu)點等。


圖1是現(xiàn)有技術中的利用突起的垂直取向模式的液晶顯示裝置的剖面圖。
圖2是現(xiàn)有技術中的利用縫隙的垂直取向模式的液晶顯示裝置的剖面圖。
圖3A和B是表示基于液晶傾斜的源的各單位長度的個數(shù)的響應時間與透射率的變化的圖。
圖4A和B是說明利用現(xiàn)有技術中的鋸齒狀像素電極和突起的垂直取向模式的液晶顯示裝置的圖。
圖5A-C是說明本發(fā)明實施例的垂直取向模式的液晶顯示裝置中下部基板結構的圖。
圖6A和B是表示本發(fā)明實施例的孔及電極結構的圖。
圖7是說明使用一般的孔和電極時的液晶動作的圖。
圖8是說明使用本發(fā)明的孔和電極時的液晶動作的圖。
圖9是展示本發(fā)明其它實施例的孔和電極結構的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
首先，雖未圖示，本發(fā)明的垂直取向模式的液晶顯示裝置具有如下結構具有的ITO材料的液晶驅動電極即各個像素電極和相對電極的下部基板和上部基板，在夾置由介電常數(shù)的各向異性為負的多個液晶構成的液晶層的情況下結合，在所述下部基板與液晶層之間和上部基板與液晶層之間分別夾持垂直取向膜，并且，以使偏光軸相互交叉地分別附著在各基板的相對面的背面的偏光板。
在本發(fā)明的垂直取向模式的液晶顯示裝置中，在形成薄膜晶體管的下部基板上涂敷包含抗蝕劑膜的絕緣膜，在這樣的絕緣膜中設置孔(hole)，在包含所述孔的一部分的絕緣膜上形成鋸齒狀的像素電極。
詳細地說，圖5A-圖5C是說明本發(fā)明實施例的垂直取向模式的液晶顯示裝置的示意圖，其中，圖5A是表示下部基板結構的平面圖，圖5B是沿圖5A中A-A′線的剖面圖，圖5C是沿圖5A中B-B′線的剖面圖。
按照這種結構，在下部基板50上形成具有孔54的絕緣膜52，在所述絕緣膜52上與所述孔54的一部分重疊地形成具有鋸齒狀圖形的ITO材料的像素電極56。
其中，所述孔54形成為期望的長方形，其高度為2μm以下，短邊長度為5μm以下，并形成10-90°的角度，以便能控制液晶在傾斜角的方向上。
所述像素電極56形成為鋸齒狀，同時期望被所述像素電極56覆蓋的孔部分和未被覆蓋的孔部分之比為1∶1-5∶1，并且，相鄰的像素電極之間的間隔形成為10μm以下。
更詳細地說，所述絕緣膜52包含抗蝕劑膜，如圖6A所示，用公知的照相(photo)工藝制作孔54。此外，如圖6B所示，所述像素電極56具有鋸齒狀圖形，特別是，在所述絕緣膜52上形成時，使所述孔54的一半以上被所述像素電極56重疊。
這是由于如圖7所示，如果孔64全部被ITO材料的像素電極66覆蓋，那么傾斜源可使液晶68對稱地取向，此時，在孔64的中心部分產(chǎn)生向錯回線69，降低了透射率。圖7中，未說明的附圖標號61是上部基板，65是相對電極。
相反，由圖8的圖示可知在本發(fā)明的僅僅孔54的一半以上被像素電極覆蓋的情況下，在孔54內(nèi)液晶59的移動非對稱地進行，由此，不產(chǎn)生向錯回線，僅在中間的縫隙產(chǎn)生。圖8中，未說明的附圖標號51是上部基板，55是相對電極。
因此，使像素電極結構為鋸齒狀不僅僅是所謂傾斜源的原因，而且，如圖5B所示，還由于通過使縫隙57之間的間隔變近，比起圖5C的剖面的情況來說，可使像素電極覆蓋的畫面面積增加，從而使液晶的受力面積增加。
結果，本發(fā)明在絕緣膜中具有孔，同時，像素電極配置為覆蓋所述孔的一半以上，當驅動液晶時，可產(chǎn)生許多傾斜源，并且，未在上部基板上設置突起或縫隙之類的獨立的傾斜源，在像素內(nèi)可充分地進行液晶驅動。
由于未在上部基板上設置傾斜源，因而可減少由于基板之間的結合不良引起的穩(wěn)定地驅動液晶的困難和由此引起的畫面質(zhì)量下降。
另一方面，具有所述下部基板結構的本發(fā)明垂直取向模式的液晶顯示裝置還可在偏光板與下部基板之間和上部基板與偏光板之間設置相位補償板(phase compensation plate)，相對于相位補償板的x、y、z方向的位相延遲值(Rth)由下式1求出。
Rth＝[(nx+ny)/2-nz]×d ....(式1)例如，在使用一軸相位補償板時，期望的相位延遲值(Rth)包含40-800nm的范圍，在使用二軸相位補償板時，期望的相位延遲值(Rth)包含150-250nm的范圍。
此外，本發(fā)明的垂直取向模式的液晶顯示裝置中，期望液晶的介電常數(shù)的各向異性為-2-10，期望液晶層的厚度設定為2-6μm，并且，期望液晶層的折射率的各向異性與厚度之積(d*Δn)為200-500nm。
圖9是表示本發(fā)明其它實施例的孔和電極結構的示意圖。
按照該實施例，孔54配置在具有鋸齒狀圖形的像素電極56的凹部C1當然也有凸部C2兩者。這種情況下，進一步增加了傾斜源，可使液晶的響應時間更快。
此外，中間部分的虛設線56a在形成柵極或數(shù)據(jù)總線或者像素電極56的同時形成，與上部基板的相對電極施加同一電壓，可進一步穩(wěn)定地驅動液晶。
如上所述，本發(fā)明在下部基板上具有開有孔的絕緣膜和鋸齒狀的像素電極，所述像素電極配置成僅覆蓋孔的一半左右，通過傾斜源的增加，可高速地進行液晶響應，并且，由于在上部基板上不設置突起或縫隙之類的傾斜源，而可解決因基板間的結合不良引起的穩(wěn)定地驅動液晶的困難。
因此，本發(fā)明實現(xiàn)了具有高速響應、寬視角、高亮度和高畫面質(zhì)量的顯示畫面的液晶顯示裝置。
此外，本發(fā)明可在不脫離其實質(zhì)的范圍內(nèi)進行各種變更。
權利要求
1.一種垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于包括保持預定距離相對配置的下部基板和上部基板；插入所述上下部基板之間的由介電常數(shù)的各向異性為負的液晶構成的液晶層；在所述下部基板內(nèi)側面上形成的有孔的絕緣膜；在所述絕緣膜上形成的覆蓋所述孔的一半以上的鋸齒狀的像素電極；在所述上部基板內(nèi)側面上形成的相對電極；分別夾在所述像素電極與液晶層之間和相對電極與液晶層之間的垂直取向膜；和以使偏光軸相互交叉地分別附著在所述上下部基板的外側面上的偏光板。
2.如權利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于所述孔形成為正交四邊形。
3.如權利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于形成所述孔，使其高度為2μm以下，短邊長度為5μm以下，壁面具有10-90°的角度。
4.如權利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于形成所述像素電極，使被所述像素電極覆蓋的孔部分和未被覆蓋的孔部分之比為1∶1-5∶1。
5.如權利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于形成所述像素電極，使相鄰的像素電極之間的間隔為10μm以下。
6.如權利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于所述孔形成在鋸齒狀的像素電極的凹部和凸部兩者上。
7.如權利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于還包括在所述上下部基板與偏光板之間設置的相位補償板。
8.如權利要求7所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于所述相位補償板為一軸或二軸相位補償板，所述一軸相位補償板的相位延遲值包含40-800nm的范圍，所述二軸相位補償板的相位延遲值包含150-250nm的范圍。
9.如權利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶的介電常數(shù)的各向異性為-2--10。
10.如權利要求1所述的垂直取向模式的液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶層的厚度為2-6μm，液晶層的厚度與液晶的折射率各向異性之積為200-500nm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可高速響應的垂直取向模式的液晶顯示裝置。本發(fā)明的垂直取向模式的液晶顯示裝置的特征在于包括保持預定距離相對配置的下部基板和上部基板；插入該上下部基板之間并由介電常數(shù)的各向異性為負的液晶構成的液晶層；在所述下部基板內(nèi)側面上形成的有孔的絕緣膜；在該絕緣膜上形成的覆蓋所述孔的一半以上的鋸齒狀的像素電極；在所述上部基板內(nèi)側面上形成的相對電極；分別夾在所述像素電極與液晶層之間和相對電極與液晶層之間的垂直取向膜；和以使偏光軸相互交叉地分別附著在所述上下部基板的外側面上的偏光板。
文檔編號G02F1/139GK1475843SQ0314387
公開日2004年2月18日 申請日期2003年6月29日 優(yōu)先權日2002年6月29日
發(fā)明者馬旌祜, 洪承湖 申請人:京東方顯示器科技公司